二硫化钼/纳米碳球复合物的制备及其对对氨基苯酚和对乙酰氨基酚的电化学传感研究

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对氨基苯酚(4-AP)和对乙酰氨基酚(ACAP)由于其大量的生产以及对其不规范的使用,已对水环境及人类健康造成了重大威胁。4-AP是合成偶氮染料的中间原料,同时4-AP被广泛用于抗氧化剂和显影剂的合成。其具有苯酚和苯胺的双重毒性,不但会破坏DNA结构导致基因突变引起畸形,同时也会产生强烈的致癌性。ACAP是一种常见的抗炎、退烧和缓解疼痛的药物,其在临床上被广泛应用,同时,ACAP也是有机合成的中间体,照相化学药品和过氧化氢的稳定剂。其在生物体内过量累积会引起肝脏和肾脏的损伤,因此对它们的检测具有重要的意义。二硫化钼(MoS2)由于其类石墨烯结构,超薄的片层厚度,优异的物理化学、电学和光学性能,在电化学传感领域具有很大的应用潜力。同时,碳纳米球具有良好的热稳定性、大的比表面积以及良好的导电和导热性,已经被广泛应用于电化学领域。本研究制备了不同形貌和结构的碳纳米球/MoS2复合材料,利用二者的协同作用,构建了多种检测4-AP和ACAP的电化学传感器。实验结果表明,该电化学传感器可对二者实现高灵敏和高选择性的检测。主要工作如下:(1)一步水热法合成了MoS2@碳微球复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪对该复合材料进行了表征。基于该纳米复合材料修饰玻碳电极(GCE)构建了4-AP电化学传感器,实验结果表明,该传感器对4-AP的氧化还原反应具有良好的电化学响应。在最佳实验条件下,4-AP的浓度与其氧化峰电流在0.0118.00μM的范围内呈现良好的线性关系,检测限为3.0 nM。同时,该传感器还具有较好的重复性、稳定性和选择性。(2)使用多巴胺在二氧化硅表面自发聚合得到聚多巴胺/二氧化硅,高温碳化后用氢氟酸将二氧化硅刻蚀得到空心碳球,接着通过水热法合成MoS2@氮掺杂空心碳球(NHCSs@MoS2)复合材料。采用扫描及透射电子显微镜、X-射线衍射仪、拉曼光谱仪和电化学阻抗法对材料进行表征。随后通过循环伏安法和差分脉冲伏安法研究了ACAP在该NHCSs@MoS2/GCE上的电化学行为。实验结果表明,NHCSs@MoS2可以显著的增强ACAP的氧化峰电流。NHCSs@MoS2/GCE对ACAP检测的线性范围为0.0520.0μM,检测限为0.012μM。(3)我们进一步以NHCSs@MoS2纳米复合材料为电极修饰材料构建了新型的同时检测4-AP和ACAP的电化学传感器。电化学分析结果表明,所制备的NHCSs@MoS2纳米复合材料对4-AP和ACAP的氧化还原具有良好的电化学响应,4-AP和ACAP均呈现出明显的氧化还原峰,而且4-AP和ACAP的氧化峰电位差达到了0.292 V。在最佳实验条件下,该传感器对4-AP和ACAP的线性检测范围为0.0520.0μM,检测限分别为0.013μM和0.020μM。同时,该传感器具有较好的稳定性和重现性、良好的抗干扰能力。
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